主题：π 日飞升：空叉星舰第三次试飞 -- fakeone
今天3月14日，戏称 π 日。上班之后，休息摸鱼，掏出手机看看 youtube ，赫然出现了空叉星舰的第三次试飞！大叹错过直播，再一看时间，试飞起于美中部时间约早上6点（夏时制），顿时淡定了，根本起不来的时间。
今天也是空叉公司23岁生日。。。
空叉自己的直播视频，主要是空叉星舰上摄像头拍摄，通过星链卫星传回直播，视频质量没得说且独此一家视频来源，但空叉主持感情丰富，你懂。。。😅
某航天科普博主观看空叉直播视频后制作的视频，个人认为更加冷静客观。点评也更充实，非常值得一看。
下面就一下视频截图和网络图片搬运（为主，少量个人观点）一下这次试飞的经过。
此次空叉计划，发射，测试一二级热分离，分离后第一级飞回发射场附近，实验回收的减速，但不回收。
第二级，也就是星舰，以一个较低倾角度的轨道（接近赤道方向）飞过墨西哥湾，大西洋，非洲，以亚轨道大约飞过约半个地球在印度洋溅落。
星舰还要在飞行中测试开关货舱舱门（放卫星的准备），测试在火箭内部燃料箱中传递燃料，（模拟太空中加油，星舰这大家伙要飞月球或火星必须在地球轨道上多次加燃料，因为仅仅入地球轨道就会消耗其大部分燃料），测试星舰上发动机太空中二次启动。。。
在这几个测试之后，星舰还要测试进入大气层，回收减速，但并不回收。。。
模拟进大气层减速图
测试结果，火箭起飞顺利，无发动机故障，一二级热分离顺利，二级成功进亚轨道。放别家火箭，就已经算测试成功了，但对空叉，这才只是一半，一二级的各自回归也是重头。
发射前9分钟，略有推迟，但总算当日发射。
点火前48秒，发射塔上的“筷子”已经打开，预计未来就靠这“筷子”从空中夹住回收悬停的第一级。。。
0秒，发动机点火，33个发动机顺利点燃，左下角图示。
16秒，穿云升空，多云天气不利于地面拍照。
53秒后，时速近千公里了，估算加速度和火箭推力7000吨+左右，这火箭重量该是5000吨左右
[IMG]/picture/0,2403/6902_15001018.jpg[/IMG］
70秒左右，穿越音速，火箭穿过最大受力区。少许二级隔热瓦脱离。。这相机是在二级头部附近，镜头朝向火箭尾部拍摄。
2分40秒，高度65公里，5倍音速，一二级分离前行，一级发动机还全开着。这分离高度和速度跟猎鹰9重载时差不多。
2分45秒，第一级发动机关机到只有三台开着。准备热分离，不全关是要火箭始终有个加速度，一级剩下燃料不会失重漂起来。
2分49秒，第二级火箭在第一级头上点火，热分离。。。
2分52秒分离完成了，应该是已经分开足够距离了，第一级火箭更多发动机开始启动要往回飞了。
3：00左右，切换到第一级火箭上摄像头视角。
这时开始出现问题（某博主观点）, 第一级火箭发动机重新点火按理说该是对称的。但是对比3分钟前后，火箭发动机点火过程不对称。可是火箭要变向回飞，不对称不更方便推力转向吧？不过最中间的三个发动机有一个灭了又开（这台发动机热分离时都没关），似乎也确实有问题。
最后是全部内圈发动机打开，这些发动机都带转向功能。
3分12秒，内圈发动机仍然全开，高度上升速度下降，正在转向中。
3分45秒，转向完成了，高度达到最高，第一级火箭逐步关机。
4分50秒，屏幕左侧显示第一级发动机全关，高度有所下降，速度略增，势能换动能了。
右侧显示第二级火箭高度速度都在增加。
6分08秒，第一级已经降落到45公里，时速增加到近4000公里，跟猎鹰9第一级（铝合金箭体）回收时开发动机减速克服势能变动能的加速不同，星舰第一级设计全靠气动阻力减速，不锈钢箭体硬扛3马赫以上的气动加热。
6分32秒，第一级降落到17公里高，时速超过4千公里了，和24秒前，近30公里高度差，速度只增加少许。
降落过程视频显示火箭的姿态似乎有些震荡问题，网格状翼做了许多动作。
6分48秒，第一级降落到4公里高，减速到1千多公里时速了。
6分55秒，第一级高度1公里，接近音速，回收减速，但这时似乎出现问题，设计是开中心3台发动机，但显示不对称3台发动机开机。
6分57秒，减速不多，发动机又关一台，实锤有问题了。。。
7分钟，只剩一台发动机开着了。。。之后信号丢失，第一级坠毁。
综述，第一级基本发挥正常，最后关头致命故障“回收”测试失败，幸亏没打算回收，至少200吨的火箭加少许燃料，就是大炸弹啊😯。。。
土鳖抗铁牛。。。
计划是第一级测试回收减速，在发射场东面30公里的海面上以8米秒的速度“软着陆”入海。但如视频截图所示，最后第一级发动机点火失败，最终减速不成功，火箭速度仍旧有约300米/秒。空叉下达了自毁指令，火箭第一级在高度462米处爆炸。。。
NB是小，关键还年轻，能够多领域长期NB，堪称当代爱迪生。可惜在美中国人有爱迪生手腕的不多。有爱迪生实力的人，都留在在国内了。这些人随便骗点补贴跟玩一样，汉芯弘芯泉芯啥的，同样简单的骗术可以无限复制，慢慢能力都退化了。
更正下，3月14日是空叉22岁生日
2002年空叉成立时的照片，谁能想到22年后空叉一年发射数量远超中国以为的所有国家。完全掌握美国的载人航天发射（对手波音的载人飞船还在挣扎中）
空叉也成为当今掌握现役最大的火箭和研发最大火箭的公司。
现役最大的是猎鹰重型。星舰是有史以来最大的。SLS 再不快点，怕是星舰都要先于它入役了。
土星5和星舰的比较。一级推力星舰已是土星5的两倍多了。
不过本质上，马斯克还是个节（扣）省（索）的人。
星舰制造，发射基地目前在美国墨西哥边境小镇 Boca Chica 。地价一定便宜
图中右侧红圈内是发射地点，左边是制造和发射控制中心。相距约4公里。
原来的Boca Chica 村大小也就跟两者差不多（原先居民住房已被马斯克全部买下），还离发射点更近一点。
星舰两级都要用车从制造厂运到发射点。运输和发射时，旁边的4号公路都要对公众临时关闭。
双层燃料箱外壳下的罐子其实跟星舰燃料罐同款。
能把火箭发射塔造的和燃料罐这么近也没谁了😓。这是星舰第一次发射前的图。
第一次发射，没喷水
钢筋水泥的地面被火箭喷焰炸出大坑直径大过10米。
混凝土碎块飞溅
燃料罐被打得坑坑洼洼
之后，空叉在发射塔下铺了钢板加喷水系统
垂直燃料罐减少，多了数个平躺的水罐。靠近的燃料罐也进行了加固。
这次测试，损伤明显小多了。少许金属壳子飞出
马路对面靠空叉吃饭的博主们摄制的相机有的被吹/振倒下
燃料罐一次一些金属部件扭曲，破损。
当然，烈焰之下，烧蚀变色还是少不了的。
部件前后对比
加持抬举火箭的“筷子”还能升降，倒也问题不大。
筷子在高点还夹着火箭就8进行地面点火实验
土鳖抗铁牛
之前显示只是掉色的这个
发现其内部的输送燃料的管道也有破损
近看
这给人感觉是在大练钢铁+一言堂。
星舰公司没有技术/工程委员会吗？挖个导流槽能费多少钱，怎么感觉马斯克一言而决，下面的人都不反抗？
燃料罐这么近，谁下的决策？靠运气来决定事故大小？
创业公司总有些乱七八糟的事，但是星舰的核心员工都来自NASA，也不是新手，这种做事方式真的难以理解。
祝马斯克好运吧。
低洼海边，往下挖是不成的。得象弗罗里达发射场那样盖起来个台子，形成个导流槽。。。
不过现在看来倒流槽确实不需要。喷水是肯定要。
更正下，本来星舰预计是德州时间早上6点发射，但是推迟到了早上8：25，原因是有好事围观群众驾小船凑的太近进入了危险区域。
发射场在海边，东面几百米就是墨西哥湾，南北方向也是百八十米就是湿地，湖泊，驾船靠近确实很容易
有趣的是空叉的载人龙飞船第一次载人测试时，回地球因为大西洋风暴，改在墨西哥湾降落，最新冲到飞船附近的就是围观群众的小船。
在围观群众近距离围观下回收
回收这块也可看出马斯克的节省。
猎户座飞船降落，负责回收的是几万吨的两栖攻击舰。。
载人龙飞船，回收船也就个渔船大小
回到正题，一二级分离后，二级6台火箭发动机全开，继续加速和爬升。
此次试飞，视频信号第一次由星链卫星传回，部分数据由NASA的中继卫星传回。
空叉直播画面，右下角速度，高度，火箭发动机开启情况是NASA卫星传回的，还有一个小图标显示火箭姿态。
发射后8分15秒，高度147公里，星链视频信号中断了十几秒，但NASA卫星信号未断。
8分20秒，星链火箭上视频信号未恢复，就8镜头转回控制室（加州洛杉矶），此时147公里高，外围3台真空版猛禽火箭发动机关闭，只留中间3台低空版猛禽火箭发动机开着，低空版发动机在这高度近真空状态推力略小，但胜在可以摆动喷管，控制喷气方向。
8分28秒，视频信号恢复，148公里高，仍然开着3台发动机
8分36秒，150公里高，速度达到最大，已经与入轨速度相差无几，因为计划测试不入轨，因此略微提前关闭所有发动机。注意此时火箭是侧面朝向地球。火箭要回归，需要转动箭体，是腹部装有隔热瓦的一面朝“下”。这个转动也会带来后面是一系列问题。
9分18秒，火箭按惯性继续爬升，速度略降，火箭完成掉头，尾部朝向前方。我的理解，因为要测试火箭发动机重启，加上速度接近入轨速度，如果箭体朝前，重启火箭发动机，搞不好就加速入轨，段时间内回不来了。尾部朝前，重启火箭发动机也是减速，保证能回归。
9分36秒，从此到后面几分钟内，火箭似有气状物质流出。有的博主认为是在释放多余燃料。
在星舰第二次试飞时，空叉某大聪明让星舰2级在没关火箭发动机时就开始释放多余燃料，造成火灾，引发自毁程序。（空叉调查第二次试飞，星舰二级保证原因）
11分58秒，直播音频中，传出指令实验打开打开货舱门。
这之后不久，视频线8信号中断了2分钟左右。
12分21秒，182公里高度，视频中断。
14分22秒，视频恢复，197公里高，镜头转回火箭载货舱内部。舱门似乎没打开，载货舱内似乎有些气体。
2017年，星舰第2级舱门设计，注意那时星舰还是戴着两个短小机翼的设计理念。
两个折扇状的是太阳能电池板。
发图数量限度到了，愤特，之前几次发帖，稍微发呆了一会就失败了，发图数量倒是纪录了。只好继续抗铁牛了。
好事的油管博主排到空叉运输折流板部件。
由多根钢管拼接而成。主打还是便宜。
在发射场工地
是曲线型的折流板，而不是 NASA 的平板。
成型后。看着明显是要在管子中注水就8冷却。也有博主认为可注入混凝土加强结构强度。
可能还有外部喷水，进一步减小损害
不过呢，是为了测试星舰二级发动机的。
先有二级发动机装上火箭后测试还是直接对地面，且无喷水。
火焰地面反弹，加震动，导致测试即使只有几秒，也会有防热瓦脱离。
加了折流板和喷水减震后，星舰二级的发动机装机后测试就预计可以大大加长了，防热瓦的破损和脱落没准也可以减少。
至于发射塔处，空叉/马斯克还是倔强的不加折流板。至于折流板需不需要，目前看一级发动机倒是没被损害。。具体要不要恐怕还要看这个新加折流板的效果如何了。。。
拖延症发作，再不发，第四次试飞都该开始了。
上一贴提到星舰的舱门设计。。。早期是单大开门。
后来变双开门。
无论单双，巨大的舱门对箭体的结构强度都是个考验。
最新的星舰舱门设计变成了这样
专为星链卫星发射设计，星链卫星一个一个弹出。。。问题是星舰直径9米，这个开口怎么也有6米宽，那得多大的卫星了（现在的星链最新款已经800公斤重了，长度也就3米吧。）。而且一旦故障，那后面的不都发射不出去了。
地面测试舱门
前一贴（星舰二级经历（1））说到发射后12分钟，直播音频就有开门指令了。
但到16分钟左右内部镜头下才显示似乎舱门打开。
16发25秒的舱内镜头，箭体所指为舱门，周边有透光进来。但似乎舱门没有完全打开。
17分13秒，舱内镜头，门仍未完全打开
18分8秒，视频链接断掉，结合以后看到星舰在绕长轴不停旋转，与星链微信通讯的天线不指向指定的星链卫星了，自然发不了视频了。
19分6秒，视频恢复，星舰不装防热瓦的一面显然朝上了。
19分17秒，与上一张截图对比，星舰显然在旋转中。似乎也在喷气中，也许是试图让旋转停止。
19分31秒，视频又一次中断。
20分56秒，视频恢复，喷气中
21分5秒，喷气中，但旋转显然未停止。
21分23秒，仍然在喷气中，也仍在旋转。
21分28秒，视频又一次中断。
24分31秒，视频中断中，但NASA 传送火箭状态数据的卫星发回的信号显示星舰达到了最高点，234公里。
28分34秒，镜头转回舱内。这之后视频不再中断，大概空叉调集了更多星链卫星投入转播。此时音频传出关闭舱门指令。
29分5秒，舱门周边仍有光，舱门关闭似乎不成功。
30分20秒，舱门似乎仍未关上。
30分36秒，镜头转回舱外，空叉大概放弃关舱门了。不过喷气进行时，空叉似乎还在试图停住旋转。
32分23秒，星舰仍未停止旋转，最后显示还在喷气，空叉最后停止旋转的尝试。但仍不成功。这之后不久，空叉也宣布放弃重启发动机的测试。
44分42秒，星舰再调整姿态，箭体“竖起”，要进行返回大气层的测试了。但这已经注定失败了，选择不停，就不能保证带防热瓦的一面朝前，肯定要烧掉了。
44分53秒，显然旋转未停。
45分1秒，113公里高度，测试调整机翼角度，成功。但这时视频中显示有些黑色块状物脱落，此时视频可见星舰是无防热瓦的一面朝前的，难道是稀薄的大气阻力可以把边缘处的防热瓦掀开？！当然也有博主认为“黑色”块状物只是光照角度问题，未必就是防热瓦，也许是低温燃料导致箭体表面低于冰点，在火箭还在稠密大气层中时结的冰。
46分23秒，99公里高度，星舰速度每秒7.42公里，开始见到箭体和空气磨擦产生等离子体的发光。
46分32秒，98公里高，星舰仍在势能换动能加速，等离子体发光已经很明亮了。
46分54秒，94公里高，机翼角度改变，但此时空气密度还不足以用于气动力调整姿态，星舰仍然在转，图中两边都有红光，显然星舰测试侧向朝前。。。
47分11秒，91公里高度，镜头前满是等离子体的光。。。
47分44秒，85公里高，虽然包围镜头的等离子体消失了，但星舰姿态更糟，干脆尾部朝前了，尾部呈现大团发光等离子体。
48分27秒，78公里高度，速度仍然在每秒7.41公里，镜头再次被等离子体充斥。。
上图极限再次到达，土鳖抗铁牛。
前面（2）说到78公里高度，直播镜头再一次被充满等离子体。这一次终于没抗住了。
48分44秒，视频信号再次中断。不过火箭状态信号还在。看来是星链天线或者直播镜头损毁了，箭体还没有全毁，毕竟和NASA数据通信卫星通信还没断。。
直播镜头也转到演播室，两位空叉的主持人（还是帅哥美女吧，而且政治正确，女性加少数民族。。。）露出职业微笑。盛赞此次空叉试飞的巨大成就。。。还说希望星舰没有损坏，能恢复信号。这就不地道了，大家都看到星舰没控制住姿态，不断翻滚，不贴防热瓦的部分，屡屡面对大气磨擦，这回收是注定烧毁的结局。还希望能恢复纯属自欺欺人。。。
这段时间主持人还拿出防热瓦样品。
有较平的防热瓦和弯曲的（比如机翼边缘处，必须曲面形状。）厚度大概一寸左右。
对比航天飞机的防热瓦（大概3寸厚），星舰的防热瓦确实薄多了。
从另外一个油管博主的视频截图。
较薄的防热瓦。
安装面，由星舰上的金属突起帮助定位和固紧。（插入两个小洞）
对应星舰表面的金属突起物，似乎是用弹力帮助抓牢防热瓦。
对比星舰头部尖锥处的防热瓦，就厚多了，且是沾上去的。
55分45秒，65公里高，星舰速度仍然在每秒7千米以上，数据不再更新了。
大约10分钟后，空叉终于承认返回大气层测试失败。星舰二级坠毁。
最终空叉宣布成功的二级测试只有基本入轨成功和燃料舱之间在轨相互传输燃料成功。
想想空叉毕竟底蕴差了一点。当年航天飞机第一次入轨飞行，回收就成功了，NASA 也心大的直接上了宇航员，那可是航天飞机控制主电脑也就8086水平的时代。。。
前苏联的暴风雪航天飞机也第一次入轨就回收成功了（虽然比美国晚了约10年，第一次也谨慎的没上宇航员）
分析一下星舰二级为啥回收测试失败，总结就是姿态控制失败。
火箭/卫星/航天飞机等在太空或空气太稀薄不足以气动控制的高度主要通过姿态控制系统 RCS (Reaction Control System)
RCS 有“冷” “热” 两种方式。
“热”就是用小火箭发动机（一般用常温状态液体燃料和氧化剂，一旦接触就实现燃烧。）控制开关操作排气多少实现定位。
“冷”就是用压缩气体喷出产生推力。具有结构简单，安全等优点。缺点是推力小（现在的猎鹰九一级在高考就是用压缩氮气完成。确定是重（压缩气体瓶）和推力小。（压缩空气推动，比充是60秒左右。（毒燃料液体火箭发动机比冲是300左右。
美国早期（到阿波罗飞船）的姿态控制火箭
阿波罗飞船上实装。装了多部，三轴转动皆看独立调节。
航天飞机上的RCS 喷口，也是“多多益善”
其实空叉倒是不缺“热”姿态控制技术。空叉载人龙上面有8个挤压式火箭发动机（“super Draco”)，用压缩氦气把常温液体燃料和氧化剂挤压到发动机燃烧室，燃料和氧化剂接触即可点燃，产生推力，因为是液体发动机，推力大范围连续可调。兼做发射时逃逸火箭发动机，太空中变轨，姿态调整，飞船减速以重返大气层，多种用途。
Super Draco 火箭发动机，据说 3D 打印出来的。
载人龙飞船上装机，2个一组，共8个。
星舰最初也打算用小火箭做姿态调整用。
星舰一级上安装的“热”姿态控制系统。
但是星舰用的是低温液体燃料和氧化剂（液体甲烷和液氧），在太空中不断蒸发。空叉就有大聪明说了，我们不要浪费这些蒸发的气体，直接引出就可以做姿态控制了。。。
于是就有了。看似好主意，但喷气量/推力取决于燃料数量，温差。。。不恒定，气蒸汽在管道中也可能重新凝结，导致喷气断供，推力丢失。
星舰一级上的“燃料蒸发型”姿控”喷口。被戏称“瑞士牛铃”形喷口。
真“瑞士牛铃”还真有些象。
星舰二级上的喷口
总之，星舰上的独门冷姿控系统喷口少且不同方向上控制还有耦合。。。
是不是它们就是星舰二级不能停止翻转的原因，空叉是否会换回“热”姿控，还要拭目以待空叉以后的发射测试了。（第三次试飞后，马斯克声称星舰本年内最多能再测试6次。。。。老羞成怒（？） ）
无独有偶，星舰一级，在返回测试的最后阶段也出现姿态控制的问题，是栅格翼大小不合适，还是空置率不成熟，还是一二级热分离时被火箭喷焰损害？也要拭目以待了。
（事实上，空叉自己也承认星舰第一级的栅格翼根本没经过计算设计，只是简单的把当前猎鹰9一级的栅格翼每个放大10倍（重量），主打是测试中吸取经验教训。。。）
一级回收最后阶段，视频可见栅格翼大幅来回旋转，火箭姿态也震荡型摆动。。。
总结，空叉一贯大胆尝试，在错误中吸取经验是空叉快速发展火箭的重要原因。
但这次多少在不该犯的地方犯错也够憋屈的。